Электропривод

Электроприводом называется система, основанная на применении электроэнергии для приведения в движение механизмов, машин, тел или веществ. С этой целью в электроприводе могут использоваться:

электродвигатели,

электромагниты,

другие средства целенаправленного создания электромагнитного поля.

За последнее время наиболее значительный этап развития электроприводов заключается в разработке для них в 1990-ых годах тиристорных и транзисторных преобразователей вместе с применением микропроцессорных систем автоматического управления.

Одна из возможных структурных схем современного плавно регулируемого высокоэффективного, управляемого микропроцессорной системой электропривода представлена на рис. 1.

Рис. 1. Пример структуры электропривода переменного тока. 1 аппаратура коммутации и защиты, 2 преобразователь частоты, 3 электродвигатель или другой электромеханический преобразователь, 4 редуктор или другой механический преобразователь, 5 рабочая машина, 6 микропроцессорная система управления, 7 канал связи (многопроводная система, витая пара, радиоканал, волоконно-оптический кабель или др.), f частота тока

Когда электропривод должен работать по сложным программам, то в его состав входит ЭВМ с соответствующим программным обеспечением. В составе электропривода могут быть и другие, не показанные на рис. 1 элементы, как, например, электромагнитные муфты, маховики, вспомогательные источники тока.

Если рабочая машина не нуждается в плавном регулировании скорости и в сложной автоматике, то структура электропривода упрощается. На рис. 2 показана принципиальная схема некоторого нерегулируемого, включаемого и отключаемого вручную электропривода с асинхронным короткозамкнутым двигателем.

Рис. 2. Управляемый вручную нерегулируемый электропривод. 1 защитная аппаратура (например, плавкие предохранители), 2 коммутационный аппарат (например, контактор), 3 электродвигатель, 4 рабочая машина (например, вентилятор)

Параметры электропривода варьируются в очень широких пределах. Номинальная мощность его может быть от нескольких милливатт до нескольких десятков мегаватт, частота вращения, передаваемая приводимому механизму, от одного оборота в год (или даже меньше) до нескольких десятков тысяч оборотов в минуту, диапазон регулирования до 50 000:1 и т. д.

В электроприводе в настоящее время чаще всего используются трехфазные асинхронные и синхронные двигатели, но находят применение и двигатели постоянного тока, шаговые и многие другие двигатели.

Плавно регулируемый электропривод с преобразователем частоты может дать большую экономию энергии при его применении для насосов и вентиляторов переменной производительности, по сравнению с регулированием при помощи вентилей или задвижек. На рис. 3 схематично представлено традиционное вентильное регулирование производительности насоса, работающего с постоянной скоростью, и современный привод с преобразователем частоты. Если среднесуточная нагрузка насоса составляет, как обычно, от 30 % до 60 % номинальной, то переход на привод с преобразователем частоты позволяет снизить потребление энергии соответственно от 60 % до 45 %.

Рис. 3. Регулирование производительности насоса при помощи вентиля (а) и при помощи привода с преобразователем частоты (b). V датчик расхода

В электроприводе могут использоваться не только вращающиеся двигатели, но и линейные двигатели, электромагниты и другие средства создания электромагнитного поля. На рис. 4 в качестве примера представлен принцип устройства магнитогидродинамического электропривода для дозирования жидкого металла. Подобные установки служат и для перекачивания жидкометаллического теплоносителя (натрия, калия, лития) в некоторых ядерных реакторах.

Рис. 4. Принцип устройства магнитогидродинамического электропривода для дозирования жидкого металла при литье чушек в изложницы. 1 плавильная печь, 2 жидкий металл (магний, алюминий или др.), 3 труба подачи жидкого металла, 4 индуктор бегущего магнитного поля, 5 обмотка предварительного нагрева, 6 изложница, 7 литейный конвейер

Сложные производственные, транспортные и другие устройства могут содержать несколько одно- или многодвигательных электроприводов, которые должны работать синхронно или согласованно. К наиболее сложным системам электроприводов относятся, например, приводные комплексы промышленных роботов, в составе которых имеются

различные датчики для опознавания объектов обработки или манипулирования, для определения их местонахождения, размеров и других свойств,

система точного программного управления различными органами робота,

двигатели и магнитные механизмы специальной конструкции.

Точная, быстродействующая, гибкая и высоконадежная система согласованного управления, центральным органом которой является бортовая ЭВМ, необходима и современным электромобилям, каждое колесо которых может иметь отдельный электродвигатель и отдельный поворотный механизм.